吳景志

（中國移動通信集團河南有限公司周口分公司 466000）

移動通信系統(tǒng)中的無線信道技術(shù)一般利用信道的統(tǒng)計特性進行分析和仿真，移動信號在傳播的過程中主要經(jīng)歷兩類衰落大體，一是大尺度衰落，第二種是小尺度衰落，本篇論文首先探討的就是無線通信信道技術(shù)的分類。

1 無線通信信道的分類

無線通信信道主要分為大尺度衰落和小尺度衰落兩種衰落大體，大尺度傳播指的是描述較長時間內(nèi)信號平均功率的變化，小尺度傳播指的則是信號在短時間內(nèi)瞬間產(chǎn)生的變化。

多普勒頻移和多徑傳播這兩者相互作用將會產(chǎn)生小尺度傳播的衰落，多徑效應將會造成不同的相位、振幅，就會產(chǎn)生一種信號的時散(Time Dispersion)效應，這種效應繼而會產(chǎn)生選擇性衰落。

多普勒效應會產(chǎn)生兩種效應，一種是信號頻散 (Frequency Dispersion) 效應，第二種是時間選擇性衰落。信號多徑附加時延有大有小，根據(jù)大小將小尺度衰落分為兩種類型，一種是平坦衰落，另一種是選擇性頻率衰落。另外，接收到的信號將會產(chǎn)生多普勒頻移主要原因是因為移動臺的移動性。信道根據(jù)多普勒的擴展大小，會分為兩種類型，一種是快衰落信道，另一種是慢衰落信道。

所謂快衰落，指的是信道相干時間周期較短，這個周期比發(fā)送信號的要短，而且基帶信號帶寬比相關(guān)帶寬要小的時候，信道在符號周期內(nèi)的變化非常快，這種情況將會導致信號的失真，從而會產(chǎn)生快衰落。

所謂慢衰落，指的是信道相干時間周期比較長，這個周期比發(fā)送信號的周期要長很多，而且相干帶寬要大于基帶信號帶寬，信道傳送的號碼元比沖激響應變化要高很多，從而產(chǎn)生慢衰落信道。

多徑效應，在無線通信中，發(fā)射端的電波經(jīng)過色散信道多徑傳播，到達接收端時有不同的時延。無線信道在很大程度上不會影響到接收信號，即為調(diào)制信息符號大于不同路徑的時延差，這時的無線通信信道系統(tǒng)被稱為窄帶系統(tǒng)，通過窄帶信道模型描述無線信道，反過來這種無線通信信道系統(tǒng)被稱為寬帶系統(tǒng)，而寬帶信道模型來描述無線信道。接收機端的時間不同，是因為路徑的距離不同，因此造成了多徑效應。同時它還造成了信號的擴散，也就是時間色散。

移動臺和基站會產(chǎn)生相對運動，同時多徑波還會經(jīng)歷一個頻移的過程，這種情況被稱作多普勒頻移，這種頻移和多種因素有關(guān)，例如運動速度、方向以及多徑波的入射角。

當基站和物體之間的距離增近時，這種增近會使頻率幅度增加，同時波長變短，當基站和物體之間的距離漸行漸遠時，會降低這種頻率，同時波長增長。假如用戶處在高速移動的狀態(tài)中，那么他和基站之間的距離也會不斷的發(fā)生變化，那么這種不斷的變換距離會造成信號的嚴重衰弱。假如物體的運行速度非常快，那么他的變化就會非常頻繁，信號也就會越來越衰弱。在一定程度上，頻偏變化和無線質(zhì)量成反比，質(zhì)量越差，頻偏就會越大，相反，頻偏越小，質(zhì)量也就會越好。具體的說，列車高速運行，在這個過程中通過基站，那么列車在和基站距離最近的地方的時候，多普勒效應就會最明顯。

2 無線通信信道技術(shù)的特點

無線通信信道技術(shù)有它本身特有的特征，在近幾年應用十分廣泛。這種無線技術(shù)給人來帶來了無可爭議的影響，現(xiàn)如今每天大約會產(chǎn)生15萬新的無線用戶，而全球的無線用戶已經(jīng)超過2億。

在實際應用的過程中，平穩(wěn)噪聲和非平穩(wěn)噪聲可以這樣理解，平穩(wěn)噪聲的統(tǒng)計特性不隨時間的變化而變化，而非平穩(wěn)噪聲的統(tǒng)計特性隨著時間的變化而變化。加性噪聲獨立存在，它獨立于有用信號，并且還會干擾有用的信號，因此會對通信造成危害。

而乘性噪聲將會伴隨信號的存在，信號消失以后，乘性噪聲便也會消失。通信系統(tǒng)理論分析經(jīng)常會用到多種噪聲，例如：高斯噪聲、白噪聲、窄帶高斯噪聲等等多種噪聲。

大尺度衰落主要指的是路徑的損耗，慢變是它的主要特點，也就是說，在長時間內(nèi)信道是恒定的，而且它衰落的幅度十分小；電磁波繞射主要引起中尺度的衰落，對數(shù)的正泰分布主要可以表征幅度特性，它的變化和特性在兩者之間，電磁波的輻射和散射主要引起小尺度的衰落，快變是它的主要特點，時間短但是信號衰減快是它的主要特點，最大的甚至可以衰減60—70dB。

無線通信信道技術(shù)中噪聲主要分為以下幾種類型：

1.同步周期性脈沖的噪聲。電力設(shè)備產(chǎn)生的脈沖，尤其是按照50Hz來工作而產(chǎn)生的脈沖，它的重復率是50Hz或者100Hz。這種噪聲的持續(xù)時間非常短，功率會隨著頻率的增加而逐漸減小。

2.自然噪聲。自然界的各種電磁波會造成這種自然噪聲，例如：雷擊、閃電、電爆還有各種各樣的宇宙噪聲等等。

3.異步周期性脈沖的噪聲。產(chǎn)生這種噪聲的主要原因是因為大功率電器的開關(guān)，這種開關(guān)會周期性的開閉，而這種動作會產(chǎn)生這種噪聲，它們主要是離散的功率譜的譜線，其重復率主要集中在50～200 kHz的范圍之內(nèi)。

4.突發(fā)性的脈沖噪聲。這種噪聲主要是閃電或者網(wǎng)絡(luò)上的開關(guān)在操作時會產(chǎn)生一系列的脈沖噪聲，而每一種的脈沖噪聲都會影響到非常寬的頻帶，背景噪聲的功率譜密度比脈沖噪聲的密度要低出50dB。

3 無線通信信道技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應對策略

近年來，隨著無線通信信道技術(shù)的發(fā)展，這種技術(shù)在各個方面逐漸得到了很大應用，尤其是在軍事和民用等各方面，給人們帶來了很大的便利。同時，無線通信信道的開放性越來越突出的反應了信息的安全問題，當然可以使用加密數(shù)據(jù)等多種方法保障通信的安全，雖然這些方法可行，但是仍然沒有彌補由無線通信信道而造成的安全漏洞，下面將通過無線信道的各方面特點，談一下無線通信信道技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。

無線通信信道存在一定的安全問題，而針對這種問題主要提出兩類解決方法：

1.通過無線通信信道的私密性和互易性，通信雙方根據(jù)信道特征生成密鑰，從而進行加密，這種方法可以避免信息的傳輸泄漏，但是在噪聲干擾的情況下，很容易造成無線通信信道的參數(shù)不一致，也不知該如何生成互相一致的密鑰。

2.物理層的安全傳輸主要是通過無線通信信道技術(shù)的空域特征來實現(xiàn)的，這種特征的主要是通過提高誤碼率，從而達到防止竊聽竊竊聽信息的目的，利用無線通信信道技術(shù)的空域特征，可以使用多無線技術(shù)的輸入和輸出系統(tǒng)，另外，有相關(guān)資料提出一種安全傳輸方法，這種方法是基于陣列冗余而進行的方法，通過隨機選取加權(quán)系數(shù)，從而會造成竊聽者和基站之間的信道的隨機變化。

圖1所展示的是無線安全傳輸?shù)哪Ｐ停ㄟ^此圖可以了解到安全傳輸主要涉及3方面：Alice是基站，它需要把信息安全的傳給期望用戶Bob，Eve是竊聽者，它只被動接收，不會做出任何的主動發(fā)射。通常情況下，Alice和Eve使用都是多天線，Bob使用的則是單天線。另外，在這種模型中，收發(fā)信道的角色可以互相交換，假如信道慢變，那么這種互易性可以得到充分的保證。

在通信的過程中，Bob向Alice發(fā)送沒有加密的請求，該信息還包含了信道的符號序列；Alice將會使用多天線從而接收這種請求，并根據(jù)收到的信號來評估他們之間的無線通信信道。

同時由于使用系統(tǒng)時的分雙工，并且在使用過程中信道會慢變，另外根據(jù)互易原理，可以這樣理解，Alice與Bob兩者之間收發(fā)信道一樣，也就是說Alice可以根據(jù)信道，當然這種信道是估計到的，通過這種無線信道對發(fā)給BOb的信息加權(quán)，也就是所謂的一種加密。

以上的這個過程只有BOb發(fā)送，并且會應用于信道的訓練符號序列，Alice根據(jù)該訓練符號，會估計到信道不發(fā)送其他的訓練符號，通常這種情況，Bob和Eve都沒有辦法估計他們與Alice之間的無線信道的信息，也就是說這將處于一種盲狀態(tài)。

因為Alice發(fā)出的加密信號會自動完成解密，并且這種自動完成的行動是經(jīng)過Alice與Bob之間信道時完成的。也就是說這種盲狀態(tài)影響不到Bob；相反，這種加密信號如果不能完成自動解密，而且Eve根本不會知道Alice與他之間的無線通信信道，因此也就無法得到Alice發(fā)送的信號，這種信號是經(jīng)過加密的，無法得到加密信號，就不可能對該信號能夠解密。

總而言之，從以上討論的無線通信信道技術(shù)的分類、特點發(fā)展現(xiàn)狀可以看出，無線信號傳播的內(nèi)外環(huán)境都十分復雜，各種各樣的因素會對無線信道產(chǎn)生非常復雜的影響。復雜性和惡劣性是無線通信信道一個非常重要的特征，而這兩種特征中的惡劣性，也就是說在惡劣的環(huán)境中傳播是不可避免的，所以我們必須采取相應的應對策略來專門針對這種惡劣的條件。

不同的環(huán)境中，無線信號受損害的程度有著非常大的區(qū)別，所以，在實際的工作中，我們必須了解本地的實際情況，根據(jù)本地實際情況和相應特點來選擇信道模式。我們在選擇的過程中，選擇信道模式的依據(jù)是基站的各種情況以及信號影響到的范圍。因為每一種模式都有其自身的特點，這種模式預測的狀況也會和實際情況有所出入，改正和完善預測模型應該根據(jù)本地情況來預測。

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